Калій, хімія властивості елементів

Загальні відомості і методи отримання

Найбільш поширені мінерали, що містять калій: сильвин КС1, арканом K2 SO4. калійна селітра KNO3. калієвий польовий шпат (ортоклаз) K [AlSi 3 08), калієва слюда KAyAlSisOioHOH - Fk. Карнал-літ KCl - MgCl 2 -6 H 2 0 і ін

У з'єднаннях відомий з глибокої давнини. Металевий калій отриманий в 1807 р англійським хіміком Деві електролізом вологого їдкого Калне, який назвав його потассием, У 1809 р Гільберт запропонованого-жив називати калій калієм (від арабського аль-калі-поташ). Ця назва була прийнята вУкаіни в 1840 р

Масштаби виробництва і споживання калію значно нижче, ніж натрня. За хімічними властивостями калій близький натрню, але має більш високу реакційну здатність. З цієї причини отримання калію більш важко, і в тих випадках, коли застосування калію або натрію порівняно рівноцінно, вважають за краще натрій. В про-мисловості калій отримують по обмінних реакцій між металеві-ного натрієм н КОН або КО: KOH - f - Na -> NaOH + K; KCl + Na - «-» - NaCl + K. У перзом випадку реакція йде між розплавленим гід-роксндом КОН і рідким натрієм - противотоком в тарельчатой ​​ре-акційною колоні прн 380-440 ° С, у другому -через розплавлену сіль КС1 пропускають пари натрію при 760-800 ° С; випари калію конденсують. Електроліз розплавлених КОН і КС) при-міняють мало, внаслідок низького виходу по струму н великий химиче-ської активності калію,

Атомні характеристики. Атомний помер 19, атомна маса 39,098 а. е. м. атомний об'єм 43,50 * 10 -6 м 3 / моль. Атомний радіус (ме-левих) 0,236 нм, іонний радіус К + 0,133, ковалентний 0,203 нм. Конфігурація зовнішніх електронних оболонок атома калію 3 p 6 4 s '. Ка-лий має два стабільних ізотопи 39 К (93,08%) і 41 К (6,91%) і один слабо радіоактивний ізотоп 40 К (0,0119%) з періодом напіврозпаду 1,32-10 9 років. Відомо кілька штучних радіоактивних Ізотов-пов калію, серед яких практичне застосування знайшов ізотоп "До з періодом напіврозпаду 0,52 сут. Калій прн кімнатній температурі об-ладает о. Ц. К. Гратами з періодом а = 0,5247 нм Енергія крісталлі- чеський решітки 90,2 мкДж / кмоль. Потенціали іонізації атома калію / (еВ): 4,339, 31,81, 45,9 Робота виходу електронів q> = 2,22 еВ. Електро-негативність 0,8. Робота виходу електронів для різних граней монокристала калію: q> = 2,4 еВ для межі (100), ф = 2,75 еВ для межі (ПО), ф = 2,35 еВ для грані (111).

Твердість калію по Брінеллю при кімнатній температурі НВ 0,4 МПа. Тиск закінчення калію по Н. С. Курнаковим і А. І. Нікітінський 0,9 МПа прн діаметрі матриці 15,25 мм і вихідному отворі 2,86 мм (295,15 К). Модуль нормальної пружності Е при розтягуванні при 83 К дорівнює 3,5 ГПа. Значення модуля Е, отримані на монокрісталліче-ських зразках, у великій мірі залежать від їх орієнтування. Так, при 80 К значення Е вздовж напрямку <11 1> становить 6,5 ГПа і знижується до 1,30 ГПа вздовж напрямку <100>.

Калій має велику сжимаемостью при додатку зовнішнього тиску: х = 32,4 * 10 -11 Па -1.

Калій - лужний метал, є більш активним елементом, ніж натрій. За хімічними властивостями калій ближчий до рубідій і це-зию, ніж до натрію н літію. У всіх хімічних сполуках, в тому числі гидридах, проявляє ступінь окислення +1.

На повітрі калій дуже швидко покривається пухкої плівкою окси-дів, тому його зберігають в гасі або парафіновому маслі. Прі не-значному нагріванні на повітрі калій займається.

Калій - єдиний з найбільш електропозитивних елементів. В ряді напруг калій варто далеко попереду водню і витісняє його з води, утворюючи при цьому серйозна причина КОН.

З'єднання стійко при атмосферному тиску і нагріві до 400 ° С, а потім починає розпадатися з утворенням оксиду калію К2 0. Цей Окендо має кристалічну решітку типу CaF 2 з періодом 0 = 0,644 нм, рентгенівська щільність 2,33 Мг / м 3.

Гідроксид калію КОН є твердою, білу, хруп-кую масу щільністю 2,04 Мг / м 3. плавящуюсч при 360,34 ° С. Водний розчин гідроксиду калію носить назваіне калієвого лугу. КОН хо-рошо розчиняється в метиловий і етиловому спиртах, ці розчини на-викликають спиртовим калієвих лугом. Теплота освіти КОН ДГ / обр = 102,3 кДж / моль, щільність з'єднання 2,1 Мг / м 3. температура плавлення 678 К (405 ° С). КОН добре розчинний у воді.

З хлором Кална утворює хлорид КО, який починає помітно випаровуватися при температурах нижчих, ніж температура його плавлення (ГПЛ = 708 о С). Кристалічна решітка КО-типу NaCl з періодом а = 0,6277 нм.

Карбід калію К2 С2 виходить при взаємодії калію з ацетил-леном при 50 ° С, характеризується виключно високою хімічною активністю, самозаймається навіть в атмосфері SiO2 і С02; при взаємодії з водою вибухає.

Калій утворює велике число хімічних сполук з електроот-ріцательно елементами, перш за все з елементами III - VIB під-груп, наприклад галієм, талієм, оловом, вісмутом, свинцем, Телль-ром. У цих з'єднаннях, як правило, превалює іонний або Інно-ковалентен тип зв'язку. З натрієм, одним зі своїх найближчих сусідів по групі, Кална утворює фазу Лавеcа KNa 2 типу MgCu 2 (С15). Ха-характерних риса цього з'єднання - металева природа зв'язку між-ду атомами ьалія і натрію. Безперервних твердих розчинів у системах-мах за участю калію при звичайних умовах не спостерігається.

Калій - дуже м'який і пластичний метал, легко піддається пла-стической деформації на холоду.

Калій отримав значно вужче промислове застосування в порівнянні з натрієм, що викликано його більш високу хімічну ак-тивностью і підвищеної вартістю. Калій використовують для виробниц-ства пероксиду КгО, службовця для регенерації кисню. Сплави натрію з 40-90% К, що зберігають рідкий стан при кімнатній температурі, незамінні в якості теплоносіїв для реакторів на швидких нейтронах, так як поряд з сприятливими ядерно-фізич-ськими властивостями володіють теплопровідністю, на кілька поряд-ков перевершує теплопровідність звичайних рідин.

Пари калію його сплавів з натрієм можуть бути використані як робочі тіла для транспортних енергетичних установок, так як ці матеріали відрізняються низькими температурами плавлення і кипіння, а також високими критичними параметрами цих металів і великими значеннями теплот пароутворення.

Низький потенціал іонізації атомів калію, як і інших лужних металів, визначає його використання в газорозрядних приладах.

Широке застосування в народному господарстві отримала калійна се-літри - одне з найцінніших мінеральних добрив. Її також ис-товують при виробництві пороху, так як на відміну від натрієвої селітри вона практично не гігроскопічна. Велике промислове значення має гідроксид калію. У техніці його отримують в основному електролізомрозчину КС1. Більшу частину гідроксиду калію транс-портируют у вигляді концентрованих розчинів (приблизно 50% -них). Виправними розчину отримують твердий КОН. Калійний луг

застосовують головним чином при виробництві мила як поглинач діоксиду вуглецю. У миловарному і скляному виробництвах, а також при фарбуванні, отбелке і відмиванні вовняних виробів широко використовують карбонат калію К2 СО3.